Zašto se voda širi kada se ohladi. Zašto je voda lakša od same vode? Svojstva različitih agregatnih stanja

Širenje ili smanjenje? Odgovor je sljedeći: s dolaskom zime voda počinje svoj proces širenja. Zašto se ovo dešava? Ovo svojstvo razlikuje vodu od liste svih drugih tekućina i plinova, koji se, naprotiv, sabijaju kada se hlade. Koji je razlog ovakvog ponašanja ove neobične tečnosti?

Fizika 3. razred: Da li se voda širi ili skuplja kada se smrzne?

Većina supstanci i materijala se šire kada se zagrevaju i skupljaju kada se ohlade. Gasovi pokazuju ovaj efekat uočljivije, ali različite tečnosti i čvrsti metali pokazuju ista svojstva.

Jedan od najupečatljivijih primjera ekspanzije i kontrakcije plina je zrak u balonu. Kada iznesemo balon napolje u minus vremenskim uslovima, balon se odmah smanjuje u veličini. Ako loptu unesemo u zagrijanu prostoriju, ona se odmah povećava. Ali ako unesemo balon u kadu, on će puknuti.

Molekuli vode zahtijevaju više prostora

Razlog zbog kojeg se ovi procesi širenja i kontrakcije različitih supstanci dešavaju su molekule. Oni koji primaju više energije (to se dešava u toploj prostoriji) kreću se mnogo brže od molekula u hladnoj prostoriji. Čestice koje imaju više energije sudaraju se mnogo aktivnije i češće, potrebno im je više prostora za kretanje. Kako bi obuzdao pritisak koji vrše molekule, materijal počinje da se povećava u veličini. I to se dešava prilično brzo. Dakle, da li se voda širi ili skuplja kada se smrzne? Zašto se ovo dešava?

Voda se ne pridržava ovih pravila. Ako vodu počnemo hladiti na četiri stepena Celzijusa, ona smanjuje njen volumen. Ali ako temperatura nastavi da pada, voda se odjednom počinje širiti! Postoji takva osobina kao što je anomalija u gustini vode. Ovo svojstvo se javlja na temperaturi od četiri stepena Celzijusa.

Sada kada smo shvatili da li se voda širi ili skuplja kada se smrzava, hajde da otkrijemo kako se ova anomalija uopšte javlja. Razlog leži u česticama od kojih se sastoji. Molekul vode se sastoji od dva atoma vodika i jednog kiseonika. Svi znaju formulu vode još od osnovne škole. Atomi u ovoj molekuli privlače elektrone na različite načine. Vodik ima pozitivno težište, dok kiseonik, naprotiv, ima negativno. Kada se molekule vode sudare jedna s drugom, atomi vodika jedne molekule se prenose na atom kisika potpuno druge molekule. Ovaj fenomen se naziva vodonična veza.

Vodi je potrebno više prostora dok se hladi

U trenutku kada počinje proces stvaranja vodoničnih veza, u vodi se počinju pojavljivati ​​mjesta na kojima su molekuli u istom redoslijedu kao u kristalu leda. Ove praznine se nazivaju klasteri. Nisu izdržljivi, kao u čvrstom kristalu vode. Kada temperatura poraste, oni se uništavaju i mijenjaju svoju lokaciju.

Tokom procesa, broj klastera u tečnosti počinje naglo da se povećava. Oni zahtijevaju više prostora za širenje, zbog čega voda povećava veličinu nakon što dostigne svoju abnormalnu gustinu.

Kada termometar padne ispod nule, nakupine počinju da se pretvaraju u sitne kristale leda. Počinju da se penju. Kao rezultat svega toga, voda se pretvara u led. Ovo je vrlo neobična sposobnost vode. Ova pojava je neophodna za veliki broj procesa u prirodi. Svi znamo, a ako ne znamo, onda se sjećamo da je gustina leda nešto manja od gustine hladne ili hladne vode. To omogućava ledu da pluta na površini vode. Svi rezervoari počinju da se smrzavaju od vrha do dna, što omogućava vodenim stanovnicima da postoje na dnu i da se ne smrzavaju. Dakle, sada znamo u detalje da li se voda širi ili skuplja kada se smrzava.

Topla voda se smrzava brže od hladne vode. Ako uzmemo dvije identične čaše i u jednu ulijemo toplu vodu, a u drugu istu količinu hladne vode, primijetit ćemo da se topla voda smrzava brže od hladne. Nije logično, zar ne? Topla voda mora da se ohladi pre nego što počne da se smrzava, ali hladna ne. Kako objasniti ovu činjenicu? Naučnici do danas ne mogu da objasne ovu zagonetku. Ovaj fenomen se zove Mpemba efekat. Otkrio ga je naučnik iz Tanzanije 1963. godine pod neobičnim spletom okolnosti. Učenik je htio sebi napraviti sladoled i primijetio je da se topla voda brže smrzava. To je podijelio sa svojim profesorom fizike, koji mu u početku nije vjerovao.

Japanski fizičar Masakazu Matsumoto iznio je teoriju koja objašnjava zašto se voda skuplja kada se zagrije od 0 do 4°C umjesto da se širi. Prema njegovom modelu, voda sadrži mikroformacije - "vitrite", koji su konveksni šuplji poliedri, na čijim vrhovima se nalaze molekuli vode, a vodikove veze služe kao ivice. Kako temperatura raste, dva fenomena se natječu jedan s drugim: produljenje vodikovih veza između molekula vode i deformacija vitrita, što dovodi do smanjenja njihovih šupljina. U temperaturnom rasponu od 0 do 3,98°C, potonji fenomen dominira efektom elongacije vodonične veze, što u konačnici daje uočenu kompresiju vode. Za sada nema eksperimentalne potvrde Matsumoto modela – međutim, kao ni drugih teorija koje objašnjavaju kompresiju vode.

Za razliku od velike većine tvari, kada se zagrije, voda može smanjiti svoj volumen (slika 1), odnosno ima negativan koeficijent toplinskog širenja. Međutim, ne govorimo o cijelom temperaturnom rasponu gdje voda postoji u tečnom stanju, već samo o uskom području - od 0°C do oko 4°C. Pri visokim temperaturama voda se, kao i druge tvari, širi.

Inače, voda nije jedina supstanca koja ima tendenciju da se skuplja sa povećanjem temperature (ili da se širi kada se ohladi). Bizmut, galijum, silicijum i antimon se takođe mogu "pohvaliti" sličnim ponašanjem. Ipak, zbog svoje složenije unutrašnje strukture, kao i zbog svoje rasprostranjenosti i značaja u različitim procesima, upravo voda privlači pažnju naučnika (vidi Nastavlja se proučavanje strukture vode, „Elementi“, 09.10.2006).

Prije nekog vremena, općeprihvaćena teorija, koja je odgovarala na pitanje zašto voda povećava svoj volumen sa padom temperature (slika 1), bila je model mješavine dvije komponente – „normalne“ i „slične ledu“. Ovu teoriju je prvi put predložio Harold Whiting u 19. vijeku, a kasnije su je razvili i poboljšali mnogi naučnici. Relativno nedavno, u okviru otkrivenog polimorfizma vode, Whitingova teorija je preispitana. Od sada se vjeruje da u prehlađenoj vodi postoje dvije vrste nanodomena sličnih ledu: područja slična amorfnom ledu visoke i niske gustine. Zagrijavanje prehlađene vode dovodi do topljenja ovih nanostruktura i pojave dvije vrste vode: veće i manje gustine. To je lukavo temperaturno nadmetanje između dvije "vrste" rezultirajuće vode koja dovodi do nemonotonske ovisnosti gustine o temperaturi. Međutim, ova teorija još nije eksperimentalno potvrđena.

Morate biti oprezni sa ovim objašnjenjem. Nije slučajno da se ovdje spominju samo strukture koje podsjećaju na amorfni led. Stvar je u tome da nanoskopske regije amorfnog leda i njegovi makroskopski analozi imaju različite fizičke parametre.

Japanski fizičar Masakazu Matsumoto odlučio je da pronađe objašnjenje za efekat o kojem se ovdje govori "od nule", odbacivši teoriju o dvokomponentnoj mješavini. Koristeći kompjuterske simulacije, posmatrao je fizička svojstva vode u širokom rasponu temperatura od 200 do 360 K pri nultom pritisku kako bi na molekularnoj skali otkrio prave uzroke širenja vode dok se hladi. Njegov članak u časopisu Physical Review Letters zove se: Zašto se voda širi kada se ohladi? Zašto se voda širi kada se ohladi?

U početku je autor članka postavio pitanje: što utječe na koeficijent toplinskog širenja vode? Matsumoto smatra da je za to dovoljno otkriti utjecaj samo tri faktora: 1) promjene dužine vodikovih veza između molekula vode, 2) topološki indeks - broj veza po jednom molekulu vode i 3) odstupanje ugao između veza od ravnotežne vrijednosti (kutna distorzija).

Rice. 2. Najpogodnije je da se molekuli vode ujedine u klastere sa uglom između vodoničnih veza od 109,47 stepeni. Takav ugao se naziva tetraedar, jer je to ugao koji povezuje centar pravilnog tetraedra i njegova dva vrha. Slika sa lsbu.ac.uk

Prije nego što počnemo govoriti o rezultatima do kojih je došao japanski fizičar, daćemo važne napomene i pojašnjenja o gornja tri faktora. Prije svega, uobičajena kemijska formula vode H 2 O odgovara samo njenom stanju pare. U tečnom obliku, molekuli vode se spajaju u grupe (H 2 O) x pomoću vodonične veze, gdje je x broj molekula. Energetski najpovoljnija kombinacija pet molekula vode (x = 5) sa četiri vodonične veze, u kojoj veze formiraju ravnotežni, takozvani tetraedarski ugao, jednak 109,47 stepeni (vidi sliku 2).

Nakon analize zavisnosti dužine vodonične veze između molekula vode o temperaturi, Matsumoto je došao do očekivanog zaključka: povećanje temperature dovodi do linearnog elongacije vodoničnih veza. A to, zauzvrat, dovodi do povećanja volumena vode, odnosno do njenog širenja. Ova činjenica je u suprotnosti sa uočenim rezultatima, pa je dalje razmatrao uticaj drugog faktora. Kako koeficijent toplinskog širenja ovisi o topološkom indeksu?

Kompjuterska simulacija dala je sljedeći rezultat. Pri niskim temperaturama najveći volumen vode u procentima zauzimaju klasteri vode, koji imaju 4 vodikove veze po molekulu (topološki indeks je 4). Povećanje temperature uzrokuje smanjenje broja saradnika sa indeksom 4, ali istovremeno počinje da raste broj klastera sa indeksima 3 i 5. Nakon numeričkih proračuna, Matsumoto je ustanovio da lokalni volumen klastera sa topološkim indeks 4 se praktično ne mijenja s porastom temperature, a promjena ukupnog volumena asociata sa indeksima 3 i 5 na bilo kojoj temperaturi međusobno se kompenzuje. Dakle, promjena temperature ne mijenja ukupan volumen vode, što znači da topološki indeks nema nikakvog utjecaja na kompresiju vode kada se zagrije.

Ostaje da se razjasni uticaj ugaone distorzije vodoničnih veza. I tu počinje ono najzanimljivije i najvažnije. Kao što je gore spomenuto, molekule vode teže da se ujedine tako da je ugao između vodoničnih veza tetraedarski. Međutim, toplotne vibracije molekula vode i interakcije sa drugim molekulima koji nisu uključeni u klaster ih sprečavaju u tome, odstupajući ugao vodonične veze od ravnotežne vrednosti od 109,47 stepeni. Da bi kvantifikovali ovaj proces ugaone deformacije, Matsumoto i kolege, na osnovu njihovog prethodnog rada Topološki građevni blokovi mreže vodoničnih veza u vodi, objavljenog 2007. u Journal of Chemical Physics, pretpostavili su postojanje trodimenzionalnih mikrostruktura u vodi nalik konveksnoj šupljini. poliedri. Kasnije, u narednim publikacijama, takve mikrostrukture su nazvali vitriti (slika 3). U njima su vrhovi molekule vode, ulogu ivica imaju vodonične veze, a ugao između vodoničnih veza je ugao između ivica u vitritu.

Prema Matsumotoovoj teoriji, postoji ogromna raznolikost oblika vitrita, koji, poput mozaičkih elemenata, čine veliki dio strukture vode i koji istovremeno ravnomjerno ispunjavaju cijeli njen volumen.

Rice. 3. Šest tipičnih vitrita koji čine unutrašnju strukturu vode. Kuglice odgovaraju molekulima vode, segmenti između kuglica predstavljaju vodonične veze. Vitriti zadovoljavaju dobro poznatu Ojlerovu teoremu za poliedre: ukupan broj vrhova i lica minus broj ivica je 2. To znači da su vitriti konveksni poliedri. Ostale vrste vitrita možete pogledati na vitrite.chem.nagoya-u.ac.jp. Rice. iz članka Masakazu Matsumoto, Akinori Baba i Iwao Ohminea Network Motif of Water objavljenog u AIP Conf. Proc.

Molekuli vode imaju tendenciju da stvaraju tetraedarske uglove u vitritima, budući da vitriti treba da imaju najmanju moguću energiju. Međutim, zbog toplinskih kretanja i lokalnih interakcija s drugim vitritima, neke mikrostrukture nemaju geometriju s tetraedarskim uglovima (ili uglovima bliskim ovoj vrijednosti). Oni prihvataju takve strukturno neravnotežne konfiguracije (koje za njih nisu najpovoljnije sa energetske tačke gledišta), koje omogućavaju da čitava „porodica“ vitrita u celini dobije najnižu moguću energetsku vrednost. Takvi vitriti, odnosno vitriti koji se, takoreći, žrtvuju "zajedničkim energetskim interesima", nazivaju se frustriranima. Ako nefrustrirani vitriti imaju maksimalan volumen šupljine na datoj temperaturi, onda frustrirani vitriti, naprotiv, imaju minimalni mogući volumen.

Matsumoto kompjuterske simulacije su pokazale da prosječni volumen vitritnih šupljina opada linearno s povećanjem temperature. Istovremeno, frustrirani vitriti značajno smanjuju svoj volumen, dok se volumen šupljine nefrustriranih vitrita gotovo ne mijenja.

Dakle, kompresiju vode s povećanjem temperature uzrokuju dva konkurentna efekta - produljenje vodikovih veza, što dovodi do povećanja volumena vode, i smanjenja volumena šupljina frustriranih vitrita. U temperaturnom rasponu od 0 do 4°C, potonji fenomen, kako pokazuju proračuni, preovladava, što u konačnici dovodi do uočene kompresije vode sa porastom temperature.

Ostaje čekati eksperimentalnu potvrdu postojanja vitrita i njihovog ponašanja. Ali ovo je, nažalost, veoma težak zadatak.

Okruženi smo vodom, sama po sebi, kao dio drugih supstanci i tijela. Može biti čvrsta, tečna ili gasovita, ali voda je uvek oko nas. Zašto asfalt puca na putevima, zašto staklena tegla vode puca na hladnoći, zašto se prozori zamagljuju u hladnoj sezoni, zašto avion ostavlja bijeli trag na nebu - potražit ćemo odgovore na sve ovo i ostalo „zašto ” u ovoj lekciji. Naučit ćemo kako se svojstva vode mijenjaju kada se zagrije, hladi i smrzava, kako u njima nastaju podzemne pećine i bizarne figure, kako radi termometar.

Tema: Neživa priroda

Lekcija: Svojstva tekuće vode

U svom čistom obliku, voda nema okus, miris i boju, ali to se gotovo nikada ne događa, jer aktivno rastvara većinu tvari u sebi i spaja se s njihovim česticama. Također, voda može prodrijeti u razna tijela (naučnici su vodu pronašli čak iu kamenju).

Ako čašu napunite vodom iz slavine, izgledat će čisto. Ali u stvari, to je otopina mnogih tvari, među kojima su plinovi (kisik, argon, dušik, ugljični dioksid), razne nečistoće sadržane u zraku, otopljene soli iz tla, željezo iz vodovodnih cijevi, najmanja neotopljena prašina čestice itd.

Ako kapljice vode iz slavine nanesete pipetom na čistu čašu i pustite da ispari, ostat će jedva primjetne mrlje.

Voda rijeka i potoka, većina jezera sadrži razne nečistoće, kao što su otopljene soli. Ali ih je malo, jer je ova voda slatka.

Voda teče po zemlji i pod zemljom, ispunjava potoke, jezera, rijeke, mora i okeane, stvara podzemne palače.

Probijajući se kroz lako rastvorljive supstance, voda prodire duboko u podzemlje, odnevši ih sa sobom, a kroz pukotine i pukotine u stenama, formirajući podzemne pećine, kaplje iz njihovog luka stvarajući bizarne skulpture. Milijarde kapljica vode ispare stotinama godina, a tvari otopljene u vodi (soli, krečnjaci) talože se na lukovima pećine, formirajući kamene ledenice, koje se nazivaju stalaktiti.

Slične formacije na podu pećine nazivaju se stalagmitima.

A kada stalaktit i stalagmit rastu zajedno, formirajući kameni stup, to se zove stalagnat.

Posmatrajući plovidbu leda na rijeci, vidimo vodu u čvrstom (led i snijeg), tečnom (teče ispod nje) i gasovitom stanju (najsitnije čestice vode koje se dižu u zrak, koje se još nazivaju i vodena para).

Voda može istovremeno biti u sva tri stanja: u zraku uvijek ima vodene pare i oblaka koji se sastoje od kapljica vode i kristala leda.

Vodena para je nevidljiva, ali se lako može otkriti ako ostavite čašu vode ohlađenu u frižideru sat vremena u toploj prostoriji, na čijim će se zidovima odmah pojaviti kapljice vode. Kada dođe u kontakt sa hladnim zidovima stakla, vodena para sadržana u vazduhu pretvara se u kapljice vode i taloži se na površini stakla.

Rice. 11. Kondenzacija na zidovima hladnog stakla ()

Iz istog razloga, u hladnoj sezoni, unutrašnjost stakla se zamagljuje. Hladan zrak ne može sadržavati toliko vodene pare kao topli zrak, pa se dio kondenzira - pretvara u kapljice vode.

Bijeli trag iza aviona koji leti nebom također je rezultat kondenzacije vode.

Ako prinesete ogledalo usnama i izdahnete, na njegovoj površini ostat će sitne kapljice vode, što dokazuje da prilikom udisaja osoba udiše vodenu paru sa zrakom.

Kada se zagrije, voda se "širi". Jednostavan eksperiment to može dokazati: staklena cijev je spuštena u tikvicu s vodom i izmjeren je nivo vode u njoj; zatim je tikvica spuštena u posudu sa toplom vodom i, nakon zagrevanja vode, ponovo je meren nivo u epruveti, koji je primetno porastao, jer voda zagrevavanjem povećava zapreminu.

Rice. 14. Tikvica sa cijevi, broj 1 i linija označavaju početni nivo vode

Rice. 15. Tikvica sa cevčicom, broj 2 i linija označavaju nivo vode pri zagrevanju

Kako se voda hladi, ona se "komprimuje". To se može dokazati sličnim eksperimentom: u ovom slučaju boca sa epruvetom je spuštena u posudu sa ledom, nakon hlađenja nivo vode u epruveti je pao od početne oznake, jer je voda smanjila zapreminu.

Rice. 16. Tikvica sa cevčicom, broj 3 i linija označavaju nivo vode tokom hlađenja

To se događa zato što se čestice vode, molekule, brže kreću kada se zagrije, sudaraju se, odbijaju se od stijenki posude, razmak između molekula se povećava, te stoga tekućina zauzima veći volumen. Kada se voda ohladi, kretanje njenih čestica se usporava, razmak između molekula se smanjuje, a tekućini je potreban manji volumen.

Rice. 17. Molekuli vode na normalnoj temperaturi

Rice. 18. Molekuli vode kada se zagrije

Rice. 19. Molekuli vode tokom hlađenja

Takva svojstva posjeduju ne samo voda, već i druge tekućine (alkohol, živa, benzin, kerozin).

Poznavanje ovog svojstva tečnosti dovelo je do izuma termometra (termometra), koji koristi alkohol ili živu.

Prilikom smrzavanja voda se širi. To se može dokazati ako se posuda do vrha napunjena vodom labavo pokrije poklopcem i stavi u zamrzivač, nakon nekog vremena vidjet ćemo da će nastali led podići poklopac, nadilazeći posudu.

Ovo svojstvo se uzima u obzir pri polaganju vodovodnih cijevi, koje moraju biti izolirane tako da prilikom smrzavanja led koji nastaje iz vode ne razbije cijevi.

U prirodi, smrzavanje vode može uništiti planine: ako se voda nakuplja u pukotinama stijena u jesen, ona se smrzava zimi, a pod pritiskom leda, koji zauzima veći volumen od vode od koje je nastala, stijene pucaju i kolaps.

Voda koja se smrzava u pukotinama na putu dovodi do uništavanja asfaltnog kolovoza.

Dugi grebeni koji podsjećaju na nabore na stablima su rane od pucanja drveta pod pritiskom soka drveća koji se u njemu smrzava. Stoga se u hladnim zimama može čuti pucketanje drveća u parku ili u šumi.

1. Vakhrushev A.A., Danilov D.D. Svijet oko 3. M .: Ballas.
2. Dmitrieva N.Ya., Kazakov A.N. Svijet oko 3. M .: Izdavačka kuća "Fedorov".
3. Pleshakov A.A. Okolni svijet 3. M.: Prosvjetljenje.

1. Festival pedagoških ideja ().
2. Nauka i obrazovanje ().
3. Javna klasa ().

1. Napravite kratak test (4 pitanja sa tri moguća odgovora) na temu "Voda oko nas".
2. Izvedite mali eksperiment: stavite čašu vrlo hladne vode na sto u toploj prostoriji. Opišite šta će se dogoditi, objasnite zašto.
3. *Nacrtajte kretanje molekula vode u zagrijanom, normalnom i ohlađenom stanju. Ako je potrebno, napišite natpise na svom crtežu.

Jedna od najčešćih supstanci na Zemlji: voda. Potreban nam je, kao vazduh, ali ga ponekad uopšte ne primećujemo. Ona jednostavno jeste. Ali ispostavilo se

Jedna od najčešćih supstanci na Zemlji: voda. Potreban nam je, kao vazduh, ali ga ponekad uopšte ne primećujemo. Ona jednostavno jeste. Ali ispostavilo se da obična voda može promijeniti svoj volumen i težiti više ili manje. Kako voda isparava, zagrijava se i hladi, dešavaju se zaista nevjerovatne stvari o kojima ćemo danas naučiti.
Muriel Mandell u svojoj zabavnoj knjizi "Fizički eksperimenti za djecu" iznosi najzanimljivija razmišljanja o svojstvima vode, na osnovu kojih ne samo mladi fizičari mogu naučiti puno novih stvari, već će i odrasli osvježiti svoja saznanja da su nisu se dugo morali prijaviti, pa se pokazalo da su malo zaboravljeni.Danas ćemo govoriti o zapremini i težini vode. Ispostavilo se da ista zapremina vode nije uvek ista. A ako sipate vodu u čašu i ona se ne prelije preko ivice, to ne znači da će u nju stati ni pod kojim okolnostima.

1. Voda se širi kada se zagrije

2. Voda se skuplja kako se hladi

Ostavite vodu u tegli da se ohladi na sobnu temperaturu ili dodajte novu vodu i ostavite u frižideru. Nakon nekog vremena otkrit ćete da prethodno puna tegla više nije puna. Kada se ohladi na temperaturu od 3,89 stepeni Celzijusa, voda smanjuje zapreminu kako se temperatura smanjuje. Razlog tome je smanjenje brzine kretanja molekula i njihovo međusobno približavanje pod utjecajem hlađenja.Čini se da je sve vrlo jednostavno: što je voda hladnija, to zauzima manji volumen, ali ...

3. ... zapremina vode se ponovo povećava kada se smrzne

4. Led je lakši od vode

5. Voda iz slavine sadrži minerale

Okruženi smo vodom, sama po sebi, kao dio drugih supstanci i tijela. Može biti čvrsta, tečna ili gasovita, ali voda je uvek oko nas. Zašto asfalt puca na putevima, zašto staklena tegla vode puca na hladnoći, zašto se prozori zamagljuju u hladnoj sezoni, zašto avion ostavlja bijeli trag na nebu - potražit ćemo odgovore na sve ovo i ostalo „zašto ” u ovoj lekciji. Naučit ćemo kako se svojstva vode mijenjaju kada se zagrije, hladi i smrzava, kako u njima nastaju podzemne pećine i bizarne figure, kako radi termometar.

Tema: Neživa priroda

Lekcija: Svojstva tekuće vode

U svom čistom obliku, voda nema okus, miris i boju, ali to se gotovo nikada ne događa, jer aktivno rastvara većinu tvari u sebi i spaja se s njihovim česticama. Također, voda može prodrijeti u razna tijela (naučnici su vodu pronašli čak iu kamenju).

Ako čašu napunite vodom iz slavine, izgledat će čisto. Ali u stvari, to je otopina mnogih tvari, među kojima su plinovi (kisik, argon, dušik, ugljični dioksid), razne nečistoće sadržane u zraku, otopljene soli iz tla, željezo iz vodovodnih cijevi, najmanja neotopljena prašina čestice itd.

Ako kapljice vode iz slavine nanesete pipetom na čistu čašu i pustite da ispari, ostat će jedva primjetne mrlje.

Voda rijeka i potoka, većina jezera sadrži razne nečistoće, kao što su otopljene soli. Ali ih je malo, jer je ova voda slatka.

Voda teče po zemlji i pod zemljom, ispunjava potoke, jezera, rijeke, mora i okeane, stvara podzemne palače.

Probijajući se kroz lako rastvorljive supstance, voda prodire duboko u podzemlje, odnevši ih sa sobom, a kroz pukotine i pukotine u stenama, formirajući podzemne pećine, kaplje iz njihovog luka stvarajući bizarne skulpture. Milijarde kapljica vode ispare stotinama godina, a tvari otopljene u vodi (soli, krečnjaci) talože se na lukovima pećine, formirajući kamene ledenice, koje se nazivaju stalaktiti.

Slične formacije na podu pećine nazivaju se stalagmitima.

A kada stalaktit i stalagmit rastu zajedno, formirajući kameni stup, to se zove stalagnat.

Posmatrajući plovidbu leda na rijeci, vidimo vodu u čvrstom (led i snijeg), tečnom (teče ispod nje) i gasovitom stanju (najsitnije čestice vode koje se dižu u zrak, koje se još nazivaju i vodena para).

Voda može istovremeno biti u sva tri stanja: u zraku uvijek ima vodene pare i oblaka koji se sastoje od kapljica vode i kristala leda.

Vodena para je nevidljiva, ali se lako može otkriti ako ostavite čašu vode ohlađenu u frižideru sat vremena u toploj prostoriji, na čijim će se zidovima odmah pojaviti kapljice vode. Kada dođe u kontakt sa hladnim zidovima stakla, vodena para sadržana u vazduhu pretvara se u kapljice vode i taloži se na površini stakla.

Rice. 11. Kondenzacija na zidovima hladnog stakla ()

Iz istog razloga, u hladnoj sezoni, unutrašnjost stakla se zamagljuje. Hladan zrak ne može sadržavati toliko vodene pare kao topli zrak, pa se dio kondenzira - pretvara u kapljice vode.

Bijeli trag iza aviona koji leti nebom također je rezultat kondenzacije vode.

Ako prinesete ogledalo usnama i izdahnete, na njegovoj površini ostat će sitne kapljice vode, što dokazuje da prilikom udisaja osoba udiše vodenu paru sa zrakom.

Kada se zagrije, voda se "širi". Jednostavan eksperiment to može dokazati: staklena cijev je spuštena u tikvicu s vodom i izmjeren je nivo vode u njoj; zatim je tikvica spuštena u posudu sa toplom vodom i, nakon zagrevanja vode, ponovo je meren nivo u epruveti, koji je primetno porastao, jer voda zagrevavanjem povećava zapreminu.

Rice. 14. Tikvica sa cijevi, broj 1 i linija označavaju početni nivo vode

Rice. 15. Tikvica sa cevčicom, broj 2 i linija označavaju nivo vode pri zagrevanju

Kako se voda hladi, ona se "komprimuje". To se može dokazati sličnim eksperimentom: u ovom slučaju boca sa epruvetom je spuštena u posudu sa ledom, nakon hlađenja nivo vode u epruveti je pao od početne oznake, jer je voda smanjila zapreminu.

Rice. 16. Tikvica sa cevčicom, broj 3 i linija označavaju nivo vode tokom hlađenja

To se događa zato što se čestice vode, molekule, brže kreću kada se zagrije, sudaraju se, odbijaju se od stijenki posude, razmak između molekula se povećava, te stoga tekućina zauzima veći volumen. Kada se voda ohladi, kretanje njenih čestica se usporava, razmak između molekula se smanjuje, a tekućini je potreban manji volumen.

Rice. 17. Molekuli vode na normalnoj temperaturi

Rice. 18. Molekuli vode kada se zagrije

Rice. 19. Molekuli vode tokom hlađenja

Takva svojstva posjeduju ne samo voda, već i druge tekućine (alkohol, živa, benzin, kerozin).

Poznavanje ovog svojstva tečnosti dovelo je do izuma termometra (termometra), koji koristi alkohol ili živu.

Prilikom smrzavanja voda se širi. To se može dokazati ako se posuda do vrha napunjena vodom labavo pokrije poklopcem i stavi u zamrzivač, nakon nekog vremena vidjet ćemo da će nastali led podići poklopac, nadilazeći posudu.

Ovo svojstvo se uzima u obzir pri polaganju vodovodnih cijevi, koje moraju biti izolirane tako da prilikom smrzavanja led koji nastaje iz vode ne razbije cijevi.

U prirodi, smrzavanje vode može uništiti planine: ako se voda nakuplja u pukotinama stijena u jesen, ona se smrzava zimi, a pod pritiskom leda, koji zauzima veći volumen od vode od koje je nastala, stijene pucaju i kolaps.

Voda koja se smrzava u pukotinama na putu dovodi do uništavanja asfaltnog kolovoza.

Dugi grebeni koji podsjećaju na nabore na stablima su rane od pucanja drveta pod pritiskom soka drveća koji se u njemu smrzava. Stoga se u hladnim zimama može čuti pucketanje drveća u parku ili u šumi.

1. Vakhrushev A.A., Danilov D.D. Svijet oko 3. M .: Ballas.
2. Dmitrieva N.Ya., Kazakov A.N. Svijet oko 3. M .: Izdavačka kuća "Fedorov".
3. Pleshakov A.A. Okolni svijet 3. M.: Prosvjetljenje.

1. Festival pedagoških ideja ().
2. Nauka i obrazovanje ().
3. Javna klasa ().

1. Napravite kratak test (4 pitanja sa tri moguća odgovora) na temu "Voda oko nas".
2. Izvedite mali eksperiment: stavite čašu vrlo hladne vode na sto u toploj prostoriji. Opišite šta će se dogoditi, objasnite zašto.
3. *Nacrtajte kretanje molekula vode u zagrijanom, normalnom i ohlađenom stanju. Ako je potrebno, napišite natpise na svom crtežu.